CN110616321A - 一种钛精矿的除杂方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钛精矿的除杂方法。方法包括下列步骤：酸浸：向钛精矿中加入酸液，在液固比为5～7:1、温度为5～35℃的条件下进行酸浸，过滤收集滤质；碱洗：在加入碳酸钠溶液，在5～35℃下碱洗反应10h～20h，之后过滤，收集滤质，干燥。本发明环保生态，去除率人为可控，成本远低于现有技术，实操性大大高于现在有技术，能够同时去除Ca、Mg、S和P等杂质，并且去除率比现有技术高。

Description

一种钛精矿的除杂方法
技术领域
本发明涉及矿除杂领域，特别涉及一种钛精矿的除杂方法。
背景技术
氯化法制钛白因其流程短、生产成本和能耗低、三废污染少等优势已成为目前生产钛白的主要方法。然而，氯化法对钛原料的要求非常高：TiO2品位高于90％，CaO+MgO含量小于1.5％。
目前工业上广泛应用的钛精矿除杂方法有电炉熔炼法、酸浸法和还原锈蚀法。
电炉熔炼法是指使用无烟煤或石油焦油等固体还原剂在电炉中将钛铁矿中的铁氧化物选择性还原为金属铁，而钛氧化物富集在炉渣中，经渣铁分离后获得钛渣和金属铁。随着还原反应的不断进行，钛氧化物会被还原成更低价态的钛化合物，如TiO、TiC、TiN等。由于电炉熔炼的温度在1750℃左右，钛铁矿中的很多杂质组分，如CaO、MgO和Al2O3等都不能被还原而在钛渣相中富集，因此，电炉熔炼只能分离除铁(以及锰)，对于非铁杂质的去除能力很差。
还原锈蚀法是指将钛铁矿中的铁氧化物还原成金属铁，然后用酸化水溶液将还原出的金属铁锈蚀分离出来，使TiO2富集成高品位的人造金红石。同样，还原锈蚀法对于非铁杂质(CaO、MgO和Al2O3)的去除能力很差。
酸浸法是指用无机酸选择性地浸除钛铁矿中的杂质，从而富集得到人造金红石，酸浸法不仅可以除铁，还能除去Ca、Mg和Mn等酸溶性杂质，但杂质的去除率并不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛精矿的除杂方法，该方法能够同时去除Ca、Mg、S和P等杂质，并且去除率比现有技术高。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种钛精矿的除杂方法，包括下列步骤：
酸浸：向钛精矿中加入酸液，在液固比为5～7:1、温度为5～35℃的条件下进行酸浸，过滤收集滤质；其中，所述酸液含有盐酸与氯化钠，盐酸与氯化钠的浓度分别为25～30％、5～10％；
碱洗：向所述酸浸后得到的滤质中加入碳酸钠溶液，在5～35℃下碱洗反应10h～20h，之后过滤，收集滤质，干燥；其中，所述碳酸钠溶液的浓度为10～15％。
本发明主要通过酸洗与碱洗相结合的手段来增加除杂类型以及提高去除率。
经过以上除杂步骤得到的钛精矿TiO2品位≥95％，CaO+MgO含量≤0.9％，S含量≤0.18％，P含量≤0.03％，极大降低了钛精矿中钙镁含量，同时一定程度降低了磷硫含量。
本发明还对以上各步骤的工艺条件进行了优化，具体如下。
优选地，所述酸浸的方法为：加压酸浸。
优选地，所述酸浸的反应时间为20h以上。
优选地，所述酸浸和所述碱洗时进行搅拌，搅拌速度为200～300rpm。
优选地，所述碱洗时的液固比为2～3:1。
优选地，所述酸浸和所述碱洗步骤中，收集滤质时还收集滤液，并且分别对两个步骤收集的滤液回收、浓缩提取矿物质。
本发明所述的浓缩提取可以是任意常规的手段，可以分类或混合提取。
优选地，在所述碱洗之后还包括以下步骤：
将干燥的钛精矿研磨至粒径50μm～100μm，然后添加到改良培养基中，使钛精矿的浓度达到1％～1.5％(W/V)，再向培养基中接种活化的嗜酸氧化硫硫杆菌，接种量为10％，培养100h～120h，在培养初期pH保持2.00，之后每10h添加0.1％的钛精矿；培养结束后过滤，收集钛精矿，并进行多次洗涤，直至水呈中性；
其中，改良培养基的组成为：硫酸铵3.0g/L，硫酸钠2.1g/L，七水硫酸镁0.5g/L，磷酸氢二钾0.05g/L，氯化钾0.1g/L，硝酸钙0.01g/L。
经过以上生物浸出法除杂后，钛精矿中的硫含量显著降低。
优选地，所述酸浸步骤所处理的钛精矿的粒径≤100μm。
微粒化的钛精矿反应效率高，杂质去除率高，但若过细，则不易滤出，优选≥100μm。
综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：
(1)去除的杂质类型多：本发明的除杂方法能同时去除Ca、Mg、S和P等杂质；
(2)杂质去除率高；
(3)酸浸和碱洗协同作用，发挥了更好的除杂效果；
(4)采用生物浸出法深度去除硫杂质；
(5)除杂效率高：除杂时间控制在5小时以内。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下文实施例1至6以及对照组处理的钛精矿(粒径为150～200μm)原料的化学成分含量如表1所示。
表1
TiO<sub>2</sub> CaO+MgO S P 总Fe
含量 46.3％ 5.3％ 0.21％ 0.09 45.5％
实施例1
第一步、酸浸
将钛精矿置于耐酸反应容器中，向其中加入酸液(含25％盐酸和10％氯化钠)，液固比为7:1，然后加热至35℃，保温的同时搅拌，搅拌速度为200rpm，酸浸25小时后，过滤，分别收集滤液和滤质，滤质进入碱洗，滤液待回收利用。
第二步、碱洗
向酸浸后的钛精矿中加入浓度为10％的碳酸钠溶液，液固比为3:1，在35℃下碱洗反应20h(该过程中进行搅拌，搅拌速度为200rpm)，之后过滤，收集滤质，干燥。
检测最终所得矿粒中的化学成分含量。
实施例2
第一步、酸浸
将钛精矿置于耐酸反应容器中，向其中加入酸液(含30％盐酸和5％氯化钠)，液固比为5:1，然后加热至35℃，保温的同时搅拌，搅拌速度为300rpm，酸浸20小时后，过滤，分别收集滤液和滤质，滤质进入碱洗，滤液待回收利用。
第二步、碱洗
向酸浸后的钛精矿中加入浓度为15％的碳酸钠溶液，液固比为2:1，在35℃下碱洗反应10h(该过程中进行搅拌，搅拌速度为300rpm)，之后过滤，收集滤质，干燥。
检测最终所得矿粒中的化学成分含量。
实施例3
第一步、酸浸
将钛精矿置于耐酸反应容器中，向其中加入酸液(含25％盐酸和10％氯化钠)，液固比为7:1，然后加热至35℃，同时加压至0.2Mpa，保温的同时搅拌，搅拌速度为200rpm，酸浸15小时后，过滤，分别收集滤液和滤质，滤质进入碱洗，滤液待回收利用。
第二步、碱洗
向酸浸后的钛精矿中加入浓度为10％的碳酸钠溶液，液固比为3:1，在35℃下碱洗反应20h(该过程中进行搅拌，搅拌速度为200rpm)，之后过滤，收集滤质，干燥。
检测最终所得矿粒中的化学成分含量。
实施例4
第一步、酸浸
将钛精矿置于耐酸反应容器中，向其中加入酸液(含25％盐酸和10％氯化钠)，液固比为7:1，然后加热至35℃，保温的同时搅拌，搅拌速度为200rpm，酸浸25小时后，过滤，分别收集滤液和滤质，滤质进入碱洗，滤液待回收利用。
第二步、碱洗
向酸浸后的钛精矿中加入浓度为10％的碳酸钠溶液，液固比为3:1，在35℃下碱洗反应20h(该过程中进行搅拌，搅拌速度为200rpm)，之后过滤，收集滤质，干燥。
第三步、生物浸出
将干燥的钛精矿研磨至粒径50μm～100μm，然后添加到改良培养基中，使钛精矿的浓度达到1％(W/V)，再向培养基中接种活化的嗜酸氧化硫硫杆菌，接种量为10％，培养120h，在培养初期pH保持2.00，之后每10h添加0.1％的钛精矿；培养结束后过滤，收集钛精矿，并进行多次洗涤，直至水呈中性，干燥；
其中，改良培养基的组成为：硫酸铵3.0g/L，硫酸钠2.1g/L，七水硫酸镁0.5g/L，磷酸氢二钾0.05g/L，氯化钾0.1g/L，硝酸钙0.01g/L。
检测最终所得矿粒中的化学成分含量。
实施例5
第一步、酸浸
将钛精矿置于耐酸反应容器中，向其中加入酸液(含28％盐酸和8％氯化钠)，液固比为7:1，然后加热至35℃，保温的同时搅拌，搅拌速度为200rpm，酸浸25小时后，过滤，分别收集滤液和滤质，滤质进入碱洗，滤液待回收利用。
第二步、碱洗
向酸浸后的钛精矿中加入浓度为10％的碳酸钠溶液，液固比为3:1，在35℃下碱洗反应20h(该过程中进行搅拌，搅拌速度为200rpm)，之后过滤，收集滤质，干燥。
检测最终所得矿粒中的化学成分含量。
实施例6
第一步、酸浸
将平均粒径为150μm钛精矿置于耐酸反应容器中，向其中加入酸液(含25％盐酸和10％氯化钠)，液固比为7:1，然后加热至35℃，保温的同时搅拌，搅拌速度为200rpm，酸浸25小时后，过滤，分别收集滤液和滤质，滤质进入碱洗，滤液待回收利用。
第二步、碱洗
向酸浸后的钛精矿中加入浓度为12％的碳酸钠溶液，液固比为3:1，在35℃下碱洗反应20h(该过程中进行搅拌，搅拌速度为200rpm)，之后过滤，收集滤质，干燥。
检测最终所得矿粒中的化学成分含量。
对照1
将钛精矿置于耐酸反应容器中，向其中加入酸液(含25％盐酸和10％氯化钠)，液固比为7:1，然后加热至35℃，保温的同时搅拌，搅拌速度为200rpm，酸浸25小时后，过滤，分别收集滤液和滤质，滤液待回收利用，干燥滤质，检测其中的化学成分含量。
对照2
向钛精矿中加入浓度为10％的碳酸钠溶液，液固比为3:1，在35℃下碱洗反应20h(该过程中进行搅拌，搅拌速度为200rpm)，之后过滤，收集滤质，干燥。
检测最终所得矿粒中的化学成分含量。
以上实施例及对照组处理后的钛精矿化学成分质量含量如表2所示。
表2
注：各杂质的检测方法参照以下标准：
TiO2含量参照钛精矿(岩矿)标准YB/T 159.1；
CaO+MgO含量参照钛精矿(岩矿)标准YB/T 159.7；
S含量参照钛精矿(岩矿)标准YB/T 159.5；
P含量参照钛精矿(岩矿)标准YB/T 159.4。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种钛精矿的除杂方法，其特征在于，包括下列步骤：
酸浸：向钛精矿中加入酸液，在液固比为5～7:1、温度为5～35℃的条件下进行酸浸，过滤收集滤质；其中，所述酸液含有盐酸与氯化钠，盐酸与氯化钠的浓度分别为25～30％、5～10％；
碱洗：向所述酸浸后得到的滤质中加入碳酸钠溶液，在5～35℃下碱洗反应10h～20h，之后过滤，收集滤质，干燥；其中，所述碳酸钠溶液的浓度为10～15％。
2.根据权利要求1所述的钛精矿的除杂方法，其特征在于，所述酸浸的方法为：加压酸浸。
3.根据权利要求1或6所述的钛精矿的除杂方法，其特征在于，所述酸浸和所述碱洗时进行搅拌，搅拌速度为200～300rpm。
4.根据权利要求1所述的钛精矿的除杂方法，其特征在于，所述碱洗时的液固比为2～3:1。
5.根据权利要求1所述的钛精矿的除杂方法，其特征在于，所述酸浸和所述碱洗步骤中，收集滤质时还收集滤液，并且分别对两个步骤收集的滤液回收、浓缩提取矿物质。
6.根据权利要求1所述的钛精矿的除杂方法，其特征在于，所述酸浸步骤所处理的钛精矿的粒径≤100μm。
7.根据权利要求1所述的钛精矿的除杂方法，其特征在于，所述酸液中，盐酸与氯化钠的浓度分别为28～30％、5～8％。
8.根据权利要求1所述的钛精矿的除杂方法，其特征在于，所述碳酸钠溶液的浓度为10～12％。
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